package leetcode.array.sum;

import java.util.*;

/**
 * 15. 三数之和
 *
 */
public class ThreeSum {

    public static void main(String[] args) {
        ThreeSum solution = new ThreeSum();

        // 示例数据
        int[] nums = {-1, 0, 1, 2, -1, -4, -2, -3, 3, 0, 4};

        // 开始时间
        long start = System.currentTimeMillis();
        List<List<Integer>> resList = solution.threeSum2(nums);
        System.out.println(resList);

        // 结束时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("花费时间(毫秒): " + (end - start));
    }


    /**
     * 三数之和 暴力破解
     *
     * @param nums 数组
     * @return
     */
    public List<List<Integer>> threeSum0(int[] nums) {
        List<List<Integer>> resList = new ArrayList<>();
        if (nums.length < 3) {
            return resList;
        }
        // 排序
        Arrays.sort(nums);
        Map<Integer, List<Integer>> map = new HashMap<>(nums.length);
        for (int j = 0; j < nums.length; j++) {
            for (int k = j + 1; k < nums.length; k++) {
                int num = -nums[j] - nums[k];
                if (map.containsKey(nums[k])) {
                    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(map.get(nums[k]));
                    list.add(nums[k]);
                    if (!resList.contains(list)) {
                        resList.add(list);
                    }
                }
                List<Integer> tmpList = new ArrayList<Integer>();
                tmpList.add(nums[j]);
                tmpList.add(nums[k]);
                map.put(num, tmpList);
            }
            map.clear();
        }
        return resList;
    }


    /**
     * 使用双指针 时间复杂度是 O(N2)
     *
     * @param nums 数组
     * @return
     */
    public List<List<Integer>> threeSum(int[] nums) {
        int len = nums.length;
        // 排序
        Arrays.sort(nums);
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        for (int first = 0; first < len - 2; first++) {
            if (first > 0 && nums[first] == nums[first - 1]) {
                continue;
            }
            // third指针在每次first往后移动一位的时候 都需要重置到数组末尾
            // 需要把双指针重新设置回到数组的开始和结尾的位置
            int third = len - 1;
            for (int second = first + 1; second < len - 1; second++) {
                if (second > first + 1 && nums[second] == nums[second - 1]) {
                    continue;
                }
                while (second < third && (nums[first] + nums[second] + nums[third] > 0)) {
                    third--;
                }
                // 如果指针重合，随着 b 后续的增加
                // 就不会有满足 a+b+c=0 并且 b<c 的 c 了，可以退出循环
                // 因为third指针在second的后一个位置的时候a+b+c > 0 (此时b<c)
                // 随着b的继续增加, a+b+c肯定还是大于0, 可以直接退出第二层循环
                // 让first指针后移一位, second指针也回到前面的位置(first后一位)
                if (second == third) {
                    break;
                }
                if (nums[first] + nums[second] + nums[third] == 0) {
                    List<Integer> list = new ArrayList<>();
                    list.add(nums[first]);
                    list.add(nums[second]);
                    list.add(nums[third]);
                    ans.add(list);
                }
            }
        }
        return ans;
    }

    /**
     * 三数之和 第二种写法
     * 总时间复杂度：O(n^2)
     *
     * @param nums 数组
     * @return
     */
    public List<List<Integer>> threeSum2(int[] nums) {
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        if (nums == null || nums.length <= 2) return ans;
        // 排序
        Arrays.sort(nums); // O(nlogn)

        for (int i = 0; i < nums.length - 2; i++) { // O(n^2)
            // 剪枝操作
            if (nums[i] > 0) break; // 第一个数大于 0，后面的数都比它大，肯定不成立了
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) continue; // 去掉重复情况
            int target = -nums[i];
            // 重置left和right指针位置
            int left = i + 1, right = nums.length - 1;
            while (left < right) {
                if (nums[left] + nums[right] == target) {
                    ans.add(new ArrayList<>(Arrays.asList(nums[i], nums[left], nums[right])));

                    // 现在要增加 left，减小 right，但是不能重复，比如: [-2, -1, -1, -1, 3, 3, 3], i = 0, left = 1, right = 6, [-2, -1, 3] 的答案加入后，需要排除重复的 -1 和 3
                    left++;
                    right--; // 首先无论如何先要进行加减操作
                    while (left < right && nums[left] == nums[left - 1]) left++;
                    while (left < right && nums[right] == nums[right + 1]) right--;
                } else if (nums[left] + nums[right] < target) {
                    left++;
                } else {  // nums[left] + nums[right] > target
                    right--;
                }
            }
        }
        return ans;
    }


}
